Inwentaryzacja instalacji procesowych może być lekiem na wiele bolączek związanych z brakiem lub niekompletnością dokumentacji technicznej.
W rzeczywistości przemysłowej nierzadko ma miejsce sytuacja, w której urządzenia i instalacje mają już swoje lata, a ich dokumentacja jest niekompletna, a co gorsza, niezgodna ze stanem bieżącym lub też – z różnych przyczyn – nie istnieje. W takich wypadkach koniecznym, a właściwie jedynym rozwiązaniem jest inwentaryzacja, czyli kompleksowe udokumentowanie stanu bieżącego przedmiotowej instalacji.
Odtworzenie kompletnej dokumentacji technicznej dla poszczególnych urządzeń i instalacji może okazać się czasochłonne i kosztowne. Dlatego pierwszym krokiem, jaki należy wykonać przed przystąpieniem do inwentaryzacji, jest jasne określenie jej celów i zakresu. Kolejnym etapem jest wizja lokalna na terenie zakładu, pozwala ona poznać jego specyfikę oraz dostrzec wiele detali, które z punktu widzenia późniejszych działań mogą mieć kluczowe znaczenie dla projektu. Często podczas takiej wizji powstają nowe koncepcje instalacji, które mogą się okazać korzystniejsze dla obu stron zarówno pod względem technicznym, jak i ekonomicznym. Typowe działania przeprowadzane w zakresie inwentaryzacji obejmują zazwyczaj pomiary wielkości geometrycznych instalacji i urządzeń oraz wykonanie dla nich niezbędnych szkiców sytuacyjnych. Dodatkowo sporządza się dokumentację fotograficzną, daje ona lepszy obraz całości i często pozwala dostrzec te szczegóły, które wcześniej były traktowane jako nieistotne dla projektu.
PROJEKTOWANIE
Kolejny krok to projektowanie. Zebrane w trakcie inwentaryzacji dane są opracowywane w odpowiednim oprogramowaniu komputerowym CAD (ang. computer aided design). Warto tu wspomnieć, że proces wypierania standardowej deski kreślarskiej na rzecz jej komputerowego odpowiednika rozpoczął się ponad 30 lat temu. Choć obecnie programy do wspomagania projektowania w dwóch wymiarach są powszechnie stosowane i w pewnym zakresie wciąż niezastąpione, to wraz z coraz bardziej dynamicznym wzrostem możliwości technicznych powoli ustępują one pola programom do projektowania w trzech wymiarach.
Trójwymiarowy model komputerowy ma niesamowitą przewagę nad dokumentacją „płaską”. Projektowanie w środowisku 3D jest na ogół szybsze, pozwala uniknąć wielu błędów konstrukcyjnych, kolizji i innych pomyłek. Identyfikacja konkretnego urządzenia czy też przebiegu instalacji na modelu trójwymiarowym jest o wiele prostsza, a dodatkowo model taki w dużej mierze ułatwi pracę w przyszłości. Przykładowo jeżeli zaistnieje potrzeba zabudowy dodatkowego urządzenia czy też wytyczenia przebiegu nowej instalacji, można w łatwy sposób wykorzystać do tego model 3D.
Pomoc techniczna do projektowania to jeden aspekt, ale bezwzględnie trzeba mieć na uwadze, że projektowanie powinno się rozpoczynać zawsze od koncepcji, idei i pomysłu, czyli człowieka i komunikacji w zespole projektowym.
MES – ANALIZA ELEMENTÓW SKOŃCZONYCH
Wraz z dynamicznym rozwojem oprogramowania CAD do projektowania w trzech wymiarach pojawiły się nowe możliwości dla zastosowania analizy metodą elementów skończonych (MES), która w sposób bezpośredni wykorzystuje opracowane modele trójwymiarowe. To, co dają zaawansowane metody elementów skończonych, to bardziej świadome i ekonomiczne podejście do projektowania. Z punktu widzenia wytrzymałości mechanicznej rozpatrywanego urządzenia, np. w odniesieniu do jego odporności na „rozerwanie” przy wybuchu, wyniki przeprowadzonej analizy MES pozwalają na: określenie rozkładu naprężenia, wskazanie miejsc szczególnie obciążonych oraz zdefiniowanie sposobu wzmocnienia konstrukcji.
Co to jest analiza MES?
Analiza MES (metoda elementów skończonych, ang. FEM – finite element metod) – to zaawansowany sposób rozwiązywania układów równań różniczkowych, którego główne założenie opiera się na podziale dziedziny (analizowanego elementu) na zbiór skończonych elementów, rozpatrywanych w toku obliczeń indywidualnie.
Metoda ta pozwala m.in. na ocenę wytrzymałości mechanicznej konstrukcji i urządzeń, rozkładu naprężenia, odkształceń i przemieszczeń, które wynikają z sił działających na analizowany element. MES umożliwia również badania z zakresu przepływu cieczy i gazu, oddziaływań elektromagnetycznych, dynamiki, kinematyki i statyki.
PRZYKŁADOWA REALIZACJA – CEMENTOWNIA GÓRAŻDŻE
Jednym z przykładów kompleksowo przeprowadzonej inwentaryzacji jest wykonanie „Audytu młynowni węgla w obszarze zagrożenia wybuchem wywołanego obecnością pyłów węgla dla Cementowni Górażdże”. Zakres tego zadania obejmował w pierwszej kolejności m.in. zebranie i ocenę istotnej dokumentacji technicznej posiadanej przez zleceniodawcę. Następnym etapem była ocena wytrzymałości mechanicznej urządzeń i aparatów, która wymagała wykonania istotnych pomiarów gabarytowych, rozmieszczenia żebrowań i grubości blach oraz obmierzenia związanych z nimi rurociągów. Na podstawie informacji zebranych w trakcie inwentaryzacji wykonano trójwymiarowy model komputerowy. Posłużył on do wykonania analizy wytrzymałościowej metodą elementów skończonych (MES). Opierając się na wykonanej analizie, sporządzono raporty końcowe. Pozwoliły one, z punktu widzenia doboru zabezpieczeń przed wybuchem, postawić wniosek o konieczności wymiany danego urządzenia lub jego wzmocnienia w sposób, który zapewniłby spełnienie przez niego warunku minimalnej wytrzymałości konstrukcyjnej.
